《基因的表达》第二课时教案分析

1 / 10 基因的表达第二课时教案分析 基因的表达第二课时教案分析 一、教学设计思路 “ 基因表达 ” 是人教版生物第二册第六章第一节 “ 遗传的物质基础 ” 中相对比较抽象难理解的内容。其中转录和翻译的过程是在细胞内进行的，不能给学生进行实物演示，如处理不好则枯燥无味，学生既没有兴趣也不易做到真正的理解。在教学中，我运用了多种教学方法和手段，如观看图片，运用课件模拟基因表达的过程。通过实验探究的方式让学生自己进行讨论、分析实验并和活动有机结合，充分调动学生主动学习的积极性，突破了教学难点，使轻松 掌握本节的各知识要点。 根据教学内容的知识点容量，我把这节分两课时，第一课时介绍基因的概念及与 DNA 和染色体的关系；阐明复制和表达遗传信息是基因的基本功能；介绍 RNA 的种类，比较 DNA 和RNA 等。第二课时实验探究式的分析 “ 基因表达 ” 的具体过程。 二、教学目标 1通过实验探究的形式使学生了解基因对蛋白质合成的控制作用。 2通过介绍密码子的破译过程培养学生分析问题的能力。 三、重点、难点分析 2 / 10 这一课的重点与难点都是基因如何控制蛋白质的合成过程。要处理好重、难点，事先把有关的知识、概念介绍清楚 做好铺垫。通过已有的成功实验来分析整个基因表达的过程，让学生探究式的分析实验把比较抽象的问题更形象化，通过多媒体制作动画模拟基因表达的过程，让学生更好的清楚细胞内的一些微观过程。 四、教学过程设计 1导课： 观看动画：双胞胎姐妹的录像。 学生们看完动画后兴趣高涨，趁此机会我就说： “ 我们生活中经常看到一些长得很像的双胞胎很难区分，大家知道这是怎么回事吗？ ” 生物的性状是由遗传物质决定的。我们可以判断一下，这对双胞胎长得这么像，他们的遗传物质会不会相同？ ” （学生回答：会相同。）不错，因为他们的遗 传物质是相同的，所以他们也就长得很像了。我们是通过他们外在特征的相似来判断他们的遗传物质是相同的，比如说这对双胞胎他们的遗传物质相同也就使他们的性状相同，蛋白质是生命活动的承担者，而性状是由蛋白质来体现的，说明遗传物质要控制性状，就必须控制蛋白质的合成。而绝大数生物体的遗传信息都存在于脱氧核糖核酸分子（也就是 DNA）分子中，比如说我们人体细胞核中有 46 个 DNA 分子，但是我们人体细胞内的蛋白质种类远不止 46 种，这就说明每一3 / 10 个 DNA 分子可以控制合成多种蛋白质。我们把 DNA 分子上一段能够控制特定蛋白质合成的片段叫 做基因，基因把遗传信息通过一定的方式反映到蛋白质分子结构上，这就是基因的表达 . 这就是我们这节课的主要内容。 我们知道 DNA 主要位于细胞核的中，而蛋白质的合成场所在哪里？（学生回答）蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上完成，那么 DNA 是如何控制蛋白质的合成呢？ 探究一：基因在细胞核中，它要控制细胞质中蛋白质的合成，是由谁来帮助完成呢？ 实验：对洋葱根尖进行培养 第一步：加入 RNA 酶分解细胞中的 RNA，（ RNA 酶的作用是水解 RNA 的， RNA 酶加入后，细胞中的 RNA 就没有了，这样这个细胞的生命活动会受到怎 样的影响呢？） 现象：蛋白质合成就停止； 第二步：再加进了从酵母中提取出来的 RNA，（这样细胞内又重新含有了 RNA，结果会怎么样呢？） 现象：可重新合成一定数量的蛋白质。 结论： (学生回答 )蛋白质的合成与 RNA 有关。 探究二：基因与 RNA 有什么联系呢？ 实验： A 组：把变形虫培养在同位素标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养4 / 10 液中，（介绍 DNA 和 RNA 构成的基本组成单位） 现象：标记的 U 集中出现在细胞核中； B 组：变形虫培养在未标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养液中， 实验：在适当的时候，用前面两组变形虫进行 核移植实验。将 A 组变形虫的细胞核移植到 B 组变形虫的细胞质中进行培养观察。 现象：大部分标记的 U 相继从细胞核中移入细胞质中。 结论： RNA 是在细胞核中合成的，然后再从细胞核中转移到细胞质中。 通过实验说明，基因要把遗传信息在蛋白质上表达出来，并不会亲自到细胞质中指导蛋白质的合成，就必须派一个 “ 特使 ” 去细胞质指导蛋白质的合成，而它必须准确无误把基因的遗传信息携带出来。肩负这个重任的就是 RNA，我们就把这种 RNA 称之为信使 RNA。基因把遗传信息 “ 录制 ” 给信使RNA 的过程 ,就是基因表达的第一个阶段：转录。 （接着 cAI 课件直观地讲解转录的过程。在课件中有图片，动画信息） （ 1）转录过程： 细胞核中以 DNA 的一条链为模板按碱基互补配对原则合成RNA 的过程就是转录。（课件动画模拟转录的过程） 场所：细胞核 模板：只能以 DNA 的一条链为模板。 5 / 10 原则 :碱基互补配对原则： A-U、 T-A、 G-c、 c-G 原料：核糖核苷酸 动动手：完成基因表达转录的过程。 已知 DNA 的碱基对顺序写出对应的 mRNA(以链 2 为模板进行转录 )。 1、链 1： ATGATAGGGAAA 链 2： TAcTATcccTTT 2、链 1： ATGGccGGcAGc 链 2： TAccGGccGTcG 让学生通过模型来完成转录的过程。 信使 RNA 在细胞核中合成之后，要到达细胞质去指导蛋白质的合成，这就是基因表达的第二个阶段：翻译。 （ 2）翻译过程： 以信使 RNA 为模板，合成有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程就是翻译。我们来了解一下翻译的具体过程。 DNA 分子把遗传信息传递到 mRNA，而 mRNA 是大分子化合物，它要从核孔出来与细胞质中的核糖体结合，才能把基因的遗传信息反映到蛋白质上。信使 RNA 上只有四种碱基 :A、 U、 G、c，而合成蛋白质的氨基酸约有二十种，这就像英语中的 26个字母一样组成很多不同的单词，再由这些单词来构成不同意思的句子。信使 RNA 上的这四种碱基是怎样蛋白质的二十种氨基酸呢？ 6 / 10 探究四：信使 RNA 上几个碱基决定一个氨基酸呢 ? 实验：科学家通过实验获得一条控制蛋白质合成的信使 RNA，它的碱基顺序是 : cUcUcUcUcUcU, 结果：科学家从实验中得知构成这种蛋白质的氨基酸只有两种并且是交替排列。 分析存在的可能性： 1、如果由一个碱基来决定，结果这种蛋白质有两种氨基酸交替排列； 2、如果由两个碱基来决定一个氨基酸 ,结果这种蛋白质只有一种氨基酸构成； 3、如果由三个碱基来决定一个氨基酸 ,结果这种蛋白质由两种氨基酸构成，也是交替排列； 4、如果由四个碱基来决定一个氨基酸 ,结果这种蛋白质只有一种氨基酸构成。 从分析的结果来看，信使 RNA 上的一个碱基和三个碱基都可以决定一个氨基酸都可以，事实是不是这样呢 ?如果由一个碱基来决定一个氨基酸，而信使 RNA 上的碱基只有四种，只能决定四种氨基酸，这显然是不够的。由此可以知道信使 RNA上的三个碱基决定一个氨基酸 .科学家通过不断的实验和分析，发现确实是由三个碱基来决定一个氨基酸。 我们也可以像科学家一样来分析一下是不是由三个碱基来决定一个氨基酸。 学生讨论：二个碱基只能决定 16 种氨基酸，而构成蛋白质的氨基酸有 20 种，这显然都不够 ,而三个碱基可以决定 647 / 10 种氨基酸，这又有些多 ,但也只好是三个碱基决定了，遗传学上把信使 RNA 上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做一个“ 密码子 ” 。那么就有 64 种密码子来决定 20 种氨基酸，这样的话就有多种密码子决定相同氨基酸的现象。可以让学生自己阅读书上的密码子表。 看完密码子表后我们发现在这 64 种密码子中有三种是起始密码子 ,三种是终止密码子（不能决定对应的的氨 基酸） ,它们有什么用呢 ?就像我们玩游戏没有一个规则就玩不下去 ,所以信使 RNA 在指导蛋白质合成也应遵循一个规则 :从起始密码子才开始翻译 ,如果识别到终止密码子就停止翻译。 首先从起始密码子（叫学生看密码子表找到对应的起始密码子）开始翻译，但氨基酸的搬运是由谁来完成呢？（配合图片让学生加深对 tRNA 的印象）这就需要氨基酸的搬运工具tRNA 来帮助完成。 tRNA 又必须严格的按照信使 RNA 上的遗传密码来搬运氨基酸， tRNA 一端携带特定氨基酸的部位，另一端有三个碱基，它可以按照碱基互补配对的原则（也是A-U、 T-A、 G-c、 c-G）去识别信使 RNA 上的密码子，把转运来的氨基酸放到相应的位置。 而正好核糖体和信使 RNA 结合的位置是可以容纳两个氨基酸的位置，当两个氨基酸脱水缩合完成之后，第一个位置的tRNA 就会离开，核糖体向前推进一步，这样 tRNA 又可以搬运下一个氨基酸。但当核糖体移到终止密码子时翻译就停8 / 10 止，合成具有一定氨基酸顺序的多肽链。 之后让学生自己来完成翻译的过程。就用前面动动手中转录已经合成的两条信使 RNA，让学生再通过模型来完成翻译的过程。 （ 3）小结： 通过课件的动画演示转录和翻译的全过程，让学生能够更 直观的了解基因表达的过程，把抽象的问题形象化。 小资料：证明 RNA 与蛋白质关系的两个实验： 1955 年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入 RNA酶分解细胞中的 RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的 RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质 ,实验结果表明蛋白质合成显然跟 RNA有关 .1955年拉斯特（ LasterGold）等人用变形虫进行换核实验，证明 RNA 是在细胞核中合成的，然后再从细胞核中转移到细胞质中。 实验过程如下： A 组变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷酸培养液来培养，发现标记的 RNA 分子首先在细胞核中合成； B组变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷酸培养液中，变形虫的细胞核和细胞质中均未发现有标记的 RNA。在适当的时候，用这两组变形虫进行核移植实验。将 A 组变形虫的细胞核移植到 B 组变形虫的细胞质中，将 B 组变形虫的细胞核移植到A 组变形虫的细胞质中，分别进行培养观察。发现大部分标记的 RNA 相继从细胞核中移入细胞质中。这样看来，把 DNA9 / 10 中遗传信息从细胞核